高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

控制棒驱动机构磁路饱和特性分析

杨云 于天达 陈杨明 李晴朝 刘彦霆 徐奇伟 罗凌雁

杨云, 于天达, 陈杨明, 李晴朝, 刘彦霆, 徐奇伟, 罗凌雁. 控制棒驱动机构磁路饱和特性分析[J]. 核动力工程, 2023, 44(3): 138-143. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0138
引用本文: 杨云, 于天达, 陈杨明, 李晴朝, 刘彦霆, 徐奇伟, 罗凌雁. 控制棒驱动机构磁路饱和特性分析[J]. 核动力工程, 2023, 44(3): 138-143. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0138
Yang Yun, Yu Tianda, Chen Yangming, Li Qingzhao, Liu Yanting, Xu Qiwei, Luo Lingyan. Analysis of Magnetic Saturation Characteristics of Control Rod Drive Mechanism[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(3): 138-143. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0138
Citation: Yang Yun, Yu Tianda, Chen Yangming, Li Qingzhao, Liu Yanting, Xu Qiwei, Luo Lingyan. Analysis of Magnetic Saturation Characteristics of Control Rod Drive Mechanism[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(3): 138-143. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0138

控制棒驱动机构磁路饱和特性分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.03.0138
基金项目: 国防科技工业核动力技术创新中心项目(HDLCXZX-2021-ZH-016)
详细信息
    作者简介:

    杨 云(1993—),男,博士研究生,现主要从事控制棒驱动机构电磁分析方面的研究,E-mail: yunyang@cqu.edu.cn

  • 中图分类号: TL364

Analysis of Magnetic Saturation Characteristics of Control Rod Drive Mechanism

  • 摘要: 利用理论分析和有限元分析(FEA)相结合的方法,研究了控制棒驱动机构(CRDM)中磁路饱和对电磁参数以及磁路参数的影响。通过建立CRDM等效磁路(EMC)模型,推导获取磁路参数的方法,并基于FEA获得了CRDM电磁参数以及磁路参数随电流和主气隙长度的变化趋势。分析结果表明,主磁路剩余磁阻和线圈电感受磁路饱和的影响较大;CRDM漏磁系数与磁路饱和的关系较小,但受主气隙长度的影响较大;主气隙磁阻的计算应考虑气隙磁通边缘效应。本研究为CRDM的EMC模型优化提供了理论依据。

     

  • 图  1  CRDM剖视图

    Figure  1.  Sectional View of CRDM

    图  2  提升线圈所在磁路简化结构示意图

    x—主气隙长度,0≤xlglg—最大主气隙长度);L—线圈电感,其大小与主气隙长度相关;i—线圈电流。

    Figure  2.  Simplified Structure Diagram of Magnetic Circuit Where the Lift Coil is Located

    图  3  EMC模型

    Φ—总磁通;Φσ—漏磁通;Ry—磁轭-导磁环磁阻,与材料的饱和程度有关,为非线性磁阻;Rσ—漏磁阻,与磁路的饱和程度无关;Rmg—主气隙磁阻;N—线圈匝数

    Figure  3.  EMC Model

    图  4  CRDM二维有限元仿真模型

    Figure  4.  Two-Dimensional Finite Element Simulation Model of CRDM

    图  5  主气隙长度改变示意图

    Figure  5.  Schematic Diagram of Length Change of Main Air Gap      

    图  6  磁通密度分布云图

    Figure  6.  Cloud Map of Magnetic Density Distribution

    图  7  不同线圈电流下电感随主气隙长度变化曲线

    Figure  7.  Change Curve of Inductance with Main Air Gap Length under Different Coil Currents

    图  8  不同线圈电流下总磁通随主气隙长度变化曲线

    Figure  8.  Change Curve of Total Flux with Main Air Gap Length under Different Coil Currents

    图  9  不同线圈电流下电磁提升力随主气隙长度变化曲线

    Figure  9.  Change Curve of Electromagnetic Lifting Force with Main Air Gap Length under Different Coil Currents

    图  10  不同线圈电流下漏磁系数随主气隙长度变化规律

    Figure  10.  Variation of Magnetic Leakage Coefficient with Main Air Gap Length under Different Coil Currents

    图  11  主磁路剩余磁阻随线圈电流变化曲线

    Figure  11.  Change Curve of Residual Reluctance of Main Magnetic Circuit with Current

    图  12  不同线圈电流下主气隙磁阻随主气隙长度变化曲线

    Figure  12.  Change Curve of Main Air Gap Reluctance with Main Air Gap Length under Different Coil Currents

    图  13  气隙等效磁通面积扩大系数随主气隙长度和线圈电流变化

    Figure  13.  Variation of Air Gap Equivalent Flux Area Expansion Coefficient with Main Air Gap Length and Current

  • [1] 朱齐荣,朱京昌. 控制棒驱动机构的电磁设计计算[J]. 核动力工程,1991, 12(3): 35-40.
    [2] 沈小要. 控制棒驱动机构动态提升特性研究[J]. 核动力工程,2012, 33(1): 51-55. doi: 10.3969/j.issn.0258-0926.2012.01.011
    [3] 邓强,陈西南,刘佳,等. 磁力提升型控制棒驱动机构提升动作过程动力学分析[J]. 机械设计与制造工程,2017, 46(4): 106-110. doi: 10.3969/j.issn.2095-509X.2017.04.026
    [4] PARK B J, PHAM P T, HONG K S. Model reference robust adaptive control of control element drive mechanism in a nuclear power plant[J]. International Journal of Control, Automation and Systems, 2020, 18(7): 1651-1661. doi: 10.1007/s12555-019-0987-3
    [5] 许艳涛, 祖洪彪. 控制棒驱动机构步跃动作运动分析[C]//第十七届全国反应堆结构力学会议论文集. 上海: 中国力学学会, 2012.
    [6] 张知竹,刘志明,李海博,等. 磁力提升型控制棒驱动机构电磁场仿真分析[J]. 机械设计与制造工程,2019, 48(12): 33-37. doi: 10.3969/j.issn.2095-509X.2019.12.008
    [7] 贺新. 第三代压水堆数字化棒控棒位系统设计与实现[D]. 上海: 上海交通大学, 2018: 21-22.
    [8] 官瑞杨,魏新劳,王永红,等. 铁心电抗器气隙边缘效应计算及影响因素[J]. 电机与控制学报,2018, 22(4): 81-88. doi: 10.15938/j.emc.2018.04.011
  • 加载中
图(13)
计量
  • 文章访问数:  219
  • HTML全文浏览量:  217
  • PDF下载量:  23
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-20
  • 修回日期:  2023-02-13
  • 刊出日期:  2023-06-15

目录

    /

    返回文章
    返回